淺析城市供水地理信息系統（GIS）應用

陳洪波

【摘 ?要】隨著城市的快速發展，城市供水系統日趨復雜，而GIS系統作為城市供水管理中重要的信息化工具，能有效解決城市供水系統中的各種問題。本文將以哈爾濱市為例，對在城市供水中地理信息系統的具體應用，希望能為有關機構和人員帶來一些幫助。

【關鍵詞】城市供水;地理信息系統;發展應用;

引言

城鎮供水是關系國計民生最主要的基礎設施之一。哈爾濱自來水集團公司擔負著350萬居民的生活用水和生產用水。目前，全市設有14個水廠和泵站，管理著各種供水管線870km，日供水107萬m3，其責任關系到哈爾濱市人民生活之安定與經濟的發展繁菜。也可以說，是否能保障把凈水源源不斷地運到千家萬戶，工廠企業、賓館、飯店、旅游、娛樂等用戶是城市形象和投資環境最為骰樞的觀察標雅。因此，如何做好供水調度，實施對各水廠、管網各種參數的自動化監測，為調度人員指揮生產，合理調整水量提供快速可草的信息至關重要。隨著給水行業的不斷發展，城市供水管網的信息量越來越大。現在鋪設于地下的供水管線，少則幾十公里，多則數百上千公里，管線的連接復雜，用戶信息數量巨大，且更新速度快，這些都為供水管網的管理帶來很大的國難。為了管理好這些信息，各水同通過建立檔案室等改進管理方法，但手工管理仍難滿足要求，繁重的工作往往使這些資料不能充分發揮作用。建立合適的地理信息系統為解玦這一問題提供了強有力的工具。[ 1 ]

1.地理信息系統的概念

地理信息系統（Geographical Information System，GIS）是一種決策支持系統，它具有信息系統的各種特點。地理信息系統與其它信息系統的主要區別在于其存儲和處理的信息是經過地理代碼，地理位置及與該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統中，現實世界被表達成一系列的地理要素和地理現象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個組成部分。

地理信息系統是一門多技術交叉的空間信息科學，它依賴于地理學、測繪學、統計學等基礎性學科，又取決于計算機硬件與軟件技術、航天技術、遙感技術和人工智能與專家系統技術的進步與成就。此外地理信息系統又是一門以應用為目的的信息產業，它的應用可深入到各行各業。

2.地理信息系統應用場景

地理信息系統最早應用在資源環境管理中。目前它已經廣泛用于資源環境，如森林、礦產、水利及農牧業等的管理;自然資源，如林業、地質礦藏、水資源等的調查;自然災害，如水旱在害、蟲害、震災等的監測、預報、評估;環境保護，如水土流失、荒漠化治理等方面。

3.城市供水管網地理信息系統的結構和功能

建立城市供水管網地理信息系統的首要任務是建立一個綜合性管網資料數據庫，實現各種空間數據、統計數據和觀測數據的統一存儲和管理，利用地理信息系統進行管網現狀分析（包括：年代、管徑、材質等），并在此基礎上建立供水管網的水利數學模型，進行管網運行狀態分析（包括：流速、壓力、沉積等），進而通過優化模型生成優化調度方案，只有這樣才能準確分析的基礎上實現供水管網信息的科學管理。[ 2 ]

4.GIS在供水行業中的功能

我國城市供水管網大部分采用直埋方式，由于歷史原因，很多工程并沒有竣工圖留存下來，而且數據仍停留在紙質圖紙的階段，各種數據極其分散，沒有統一的管理人員。管網巡檢全靠老員工的“活地圖”，具體位置靠推測，管道瀕臨破損邊緣卻無人知曉，第三方施工破壞供水管線的情況屢見不鮮。許多城市甚至找不出一個部門可以拿出城市綜合地下管網圖，普查后的數據得不到及時的更新，應用驅動力不足，系統基本被擱置，過幾年再重復進行新的管網普查、建庫，長此以往，城市綜合地下管網仍是亂象叢生。

GIS系統最重要的組成部分是GIS數據，保證GIS數據的現勢性是關鍵。GIS系統管理的數據主要分為兩大類，一類是管網設備的地理信息，另一類是管網設備的屬性信息。管網數據的處理流程如圖1所示。[ 3 ]

對城市供水行業來說，GIS的功能主要體現在以下幾方面：

管網的查詢、統計和分析。除了可以查看地下管線的空間分布情況外，還可以根據需要按自定義條件查詢管網信息，并且查詢結果可儲存為統計報表。

管網編輯、自動捕捉。通過編輯工具欄，可以對管線和閥門、水表等進行任何形式的增加、刪除、修改等編輯工作;自動捕捉功能則可以非常高效及準確地完成編輯。

電子地圖維護管理。通過與CAD互相轉換，可以將GIS數據導出CAD進行規劃設計，還可以將CAD竣工圖導入到GIS系統中，節省錄入時間，提高錄入準確度。

管網基礎資料維護管理。對供水管網的拓展延伸、廢棄、維修保養等信息，通過查詢、輸入、合并、編輯等操作加入到已建立的供水管網地理信息系統中，對其他資料進行動態管理。

爆管分析。出現爆管事故后可及時查詢優先關閥方案和候選關閥方案，提供準確的停水信息，將爆管對居民生活的影響降至最低。

閥門狀態管理。閥門的開關狀態影響到供水管道的水流走向以及分區計量的準確性，用戶根據閥門實際狀態調整系統中閥門的狀態記錄，每次操作都會有日志記錄，防止出現誤操作。

優化調度。對整個城市的輸配水系統進行全面監測，可以與SCADA系統和供水管網水力模型相結合，合理地調度泵站的流量與壓力，分配不同區域的供水量等。

供水管網水力模型。在整個供水管網數據完善的前提下，通過水力模型可以計算各節點的水壓、水管的流速、水流的阻力等參數，確定最優的泵站加壓方案，讓調度人員實時了解各區域的供水情況，進行相應的調度。[ 4 ]

總結

在如今高速發展的城市里，城市供水的穩定性的重要性越來越突出，而應用地理信息系統除了能有效的提高城市供水的穩定性外還有很多的應用。要以準確的管網數據資料為基礎，建立科學的數學模型，輔助決策者決策，提高供水管網的科學管理水平該系統在全國城市供水行業得以廣泛推廣，必將大幅度提高供水行業的科學化管理水平。而且還可以廣泛的應用于排水管網、石油管道、城市供暖、煤氣和天然氣、地下電纜、地下光纜等地下管網的計算機綜合管理，具有很強的現實意義和遠大的發展前景。

參考文獻：

[1] 王鑫.中國地理信息系統的發展現狀與建議.居舍.2019年：183.

[2] 隋平;孫敏剛;王云華.城市供水地理信息系統的應用.水利天地.2000年：34.

[3] 徐冰;王平;李繼深.淺析城市供水地理信息系統（GIS）應用.黑龍江水利科技.2001年：61+63.

[4] 童新華.試論地理信息系統在城市供水中的應用.黑龍江高教研究.2016年：156-158.